JP5828833B2 - クラスタ型多段圧延機 - Google Patents

Description

本発明は、ワークロールを主に水平方向に移動させるロールオフセット機構を備えたクラスタ型多段圧延機に関する。

周知の如く、箔材などの圧延材を圧延する際には多段圧延機が用いられる。多段圧延機としては、ワークロールを支持する中間ロールと中間ロールを支持するバックアップロールとが葡萄の房のように扇状に広がる「クラスタ型の多段圧延機」が用いられることが一般的である。このようなクラスタ型多段圧延機としては、６段、１２段、１４段、２０段のものがある（例えば、特許文献１参照）。

特公平７−１２４８３号公報

ところで、特許文献１に開示された多段圧延機を用いて、圧延材を圧延する際には、圧延機の出側（下流側）において、圧延材の圧延方向（長手方向）の端部が上方向又は下方向に反ったりする「長手方向の板曲がり」や、圧延材の幅方向の端部が上方向又は下方向に反ったりする「幅方向の板曲がり」が発生する場合がある。これは、薄板圧延において、圧延材の上面と下面との潤滑状態の差異などにより、上面と下面との伸びが異なることが原因の１つと考えられる。

しかしながら、特許文献１に開示されるような従来からのクラスタ型多段圧延機は、上述した長手方向の板曲がりや幅方向の板曲がり（以降、両者を併せて「板曲がり」と呼ぶ）を解決するものとはなっていなかった。
そこで、本発明は、上記問題点を鑑み、圧延後の圧延材が上方向又は下方向に反る「板曲がり」を可及的に抑制できる機構を備えたクラスタ型多段圧延機を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するため、本発明においては以下の技術的手段を講じた。
本発明に係るクラスタ型多段圧延機は、圧延材を圧延するワークロールと、該ワークロールを支持するバックアップロールと、前記ワークロールを圧延材の圧延方向に沿った水平方向に移動させるべく、前記バックアップロールを水平方向にシフトさせるロールオフセット機構と、を有するクラスタ型多段圧延機において、前記バックアップロールの全てを１つの支承部材で回転自在に支持し、前記ロールオフセット機構は、前記支承部材を水平方向にシフトさせるように構成されることを特徴とする。

本発明者は、板曲がりを防止すべく鋭意研究を重ね、過去の操業実績における圧延状況の解析などを行った。その結果、上下のワークロールを圧延材の圧延方向に沿った水平方向に移動させオフセットすれば、板曲がりが防止できることを知見した。
しかしながら、従来からあるクラスタ型多段圧延機には、上下のワークロールを水平オフセットさせる機構は備えられていない。そのため、例えば、従来の多段圧延機に備えられているクラウンコントロール装置を用いて、ワークロールを水平オフセットすることも考えられるが、クラウンコントロール装置は、板形状を制御するための装置であり、板曲がり防止のためのオフセットと板形状の制御とを同時に行う、すなわち複数の目的を一種類のアクチュエータで達成しようとしても、各種制約条件が伴い困難であった。

そこで、本発明のクラスタ型多段圧延機には、バックアップロールを水平方向にシフトさせるロールオフセット機構を設けるようにし、この機構でバックアップロールを水平シフトさせることで、連鎖的にワークロールを水平方向のみに移動可能とし、「板曲がり」を可及的に抑制可能としている。
特に、バックアップロールの全てを１つの支承部材で回転自在に支持し、この支承部材
をロールオフセット機構により水平方向にシフトさせることで、支承部材に支持されるバックアップロールおよびバックアップロールに支持されるワークロールといったロール群は、全て同じ方向に同量だけ移動することとなる。移動機構を用いて一部ロールのみを水平方向にシフトさせる方式では、万一シフト機構が故障した場合にはロール同士の干渉といった不都合が発生する可能性があり得るが、本発明ではロール群を水平方向に移動させることができ、それ故、上記不具合を確実に回避することができる。

なお好ましくは、前記ロールオフセット機構を、圧延材より下方側のバックアップロール及び／又は上方側のバックアップロールに配設するとよい。
なお、本発明にかかるクラスタ型多段圧延機の最も好ましい形態は、圧延材を圧延するワークロールと、該ワークロールを支持するバックアップロールと、前記ワークロールを圧延材の圧延方向に沿った水平方向に移動させるべく、前記バックアップロールを水平方向にシフトさせるロールオフセット機構と、を有するクラスタ型多段圧延機において、前記バックアップロールの全てを１つの支承部材で回転自在に支持し、前記ロールオフセット機構は、前記支承部材を水平方向にシフトさせるように構成されていて、前記ロールオフセット機構は、前記支承部材の水平方向に沿った一方縁と、前記支承部材の水平方向に沿った他方縁に、前記ワークロールの中心を通る上下軸心に対して線対称となるように設けられており、前記一方縁に配備されたロールオフセット機構と前記他方縁に配備されたロールオフセット機構の水平移動量が、常に逆向きに且つ同じ量となるように制御されることを特徴とする。

本発明のクラスタ型多段圧延機を用いることで、圧延後の圧延材の板曲がりを可及的に抑制できる。

クラスタ型多段圧延機（１２段）を模式的に示した正面図である。 （ａ）はロールオフセット機構の一例を示した斜視図であり、（ｂ）は（ａ）の上方向から見た図（平面図）である。 バックアップロールの水平シフトに伴い、ワークロールが水平にオフセットする様子を１２段のクラスタ型多段圧延機で模式的に示した図である。 他のクラスタ型多段圧延機を模式的に示した図であり、（ａ）は２０段多段圧延機、（ｂ）は１４段多段圧延機、（ｃ）は６段多段圧延機を示す。

以下、本発明の実施形態を、図を基に説明する。
なお、以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称及び機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
図１は、本発明に係るクラスタ型多段圧延機１（以降、単に多段圧延機と呼ぶこともある）を示したもので、１２段圧延機となっている。

多段圧延機１は、ステンレス材などの圧延材２を箔材などの薄板に圧延加工するもので、上下一対に配置されたワークロール３を有している。
各ワークロール３は、複数（２つ）の中間ロール４で支持され、中間ロール４は、複数（３つ）のバックアップロール５で支持されている。言い換えるならば、図１に示すように、中間ロール４及びバックアップロール５は、ワークロール３，３を中心として葡萄の房のように扇状に広がった配置（クラスタ型）とされている。

バックアップロール５は、軸受ベアリング等を内蔵した軸支持部６（サドルとも言う）を介して、支承部材１６に支持されている。支承部材１６は単一の部材で構成されており、ミルハウジング７内に水平方向で移動自在に嵌り込んでいる。具体的には、支承部材１６は、バックアップロール５の長手方向の長さと略同じ奥行きを有するブロック状の部材であり、その上面には、バックアップロール５が入り込むような凹部が形成されている。

支承部材１６の凹部であって水平方向略中央部には、ワークロール３直下に位置するバックアップロール５ｅが軸支持部６を介して回転自在に支持されている。軸支持部６は、バックアップロール５ｅの軸心に沿って複数個設けられている。支承部材１６の凹部であってその一方側（図１における左側）には、圧延方向に沿って最も上流側のバックアップロール５ａが、軸支持部６を介して回転自在に支持されている。また、支承部材１６の凹部であってその他方側（図１における右側）には、圧延方向に沿って最も下流側のバックアップロール５ｂが、軸支持部６を介して回転自在に支持されている。

前述した一対のワークロール３，３間を上流側（図１の左側）から下流側（図１の右側）に向けて圧延材２が通過しその厚み方向に圧延される。ワークロール３の入側及び出側のそれぞれに、圧延パスラインに沿って圧延材２を円滑に案内する等のためにストリップガイド機構８が設けられている。
加えて、本実施形態のクラスタ型多段圧延機１には、ワークロール３，３を圧延材２の圧延方向に沿った方向（以降、単に水平方向と記することもある）に移動させるべく、バックアップロール５を水平方向にシフトさせるロールオフセット機構１０が備えられてい
る。

このロールオフセット機構１０は、支承部材１６の水平方向に沿った一方縁（上流側の縁であり、図１における左側縁）と、支承部材１６の水平方向に沿った他方縁（下流側の縁であって、図１における右側縁）に設けられている。
上流側に配備されたロールオフセット機構１０ａと下流側に配備されたロールオフセット機構１０ｂとが連動して動作することで、支承部材１６が水平方向にシフトし、ひいては、バックアップロール５ａ，５ｅ，５ｂを同方向に同量だけ水平移動させることができる（図２（ｂ）に示す）。言い換えれば、図１において「＋」で中心が示されているバックアップロール５ａ，５ｅ，５ｂが、ロールオフセット機構１０により水平移動される。すなわち、支承部材１６とロールオフセット機構１０ａ，１０ｂにより、ロール群移動機構が構成されている。

図２（ａ）には、支承部材１６を動かすロールオフセット機構１０（上流側のロールオフセット機構１０ａ）が斜視で示されている。図２（ａ）の紙面左斜め下の部分が本機構の正面であり、図１に現れている部分である。
ロールオフセット機構１０は、ミルハウジング７に固定された支持体１３内に配置されている。支持体１３と支承部材１６との間には、長手方向にくさび形状をしたウエッジ部材１４が、バックアップロール５ａの軸心方向に沿って出退自在となっている。支承部材１６のウエッジ部材１４と接する面は、バックアップロール５ａの軸心方向に沿って傾斜面１２とされている。

ウエッジ部材１４は、その基端側に設けられている駆動部１５により前後方向に出退駆動され、ウエッジ部材１４が進出（支承部材１６と支持体１３との間に挿入される）すれば、支承部材１６と支持体１３との隙間が開き、支承部材１６は下流側（図１の右側）へシフトし、ひいては、矢印Ａ側（圧延方向下流側）にバックアップロール５ａ，５ｅ，５ｂが移動することとなる。ウエッジ部材１４が退出（支承部材１６と支持体１３との間から引き抜かれる）すれば、支承部材１６と支持体１３との隙間が小さくなり、支承部材１６は上流側（図１の左側）へシフトし、ひいては、矢印Ｂ側（圧延方向上流側）にバックアップロール５ａ，５ｅ，５ｂが移動することとなる。
なお、ウエッジ部材１４を高応答で稼働させるために、例えばスライドニードルベアリング(図示しない)をウエッジ部材１４と支承部材１６および支持体１３との間に設置し、摺動面の摩擦抵抗を低減させてもよい。

支承部材１６の他方縁にも、ロールオフセット機構１０ｂが設けられている。このロールオフセット機構１０ｂの構成は、支承部材１６の一方縁のものと略同じであり、ワークロール３の中心を通る上下軸心に対して線対称の構造とされている。
図２（ｂ）に示されるように、これら上流側に配備されたロールオフセット機構１０ａと下流側に配備されたロールオフセット機構１０ｂの水平移動量は、常に逆向きに、且つ、常に同じ量となるように制御される。この結果、支承部材１６は上流側あるいは下流側にスムーズにシフトさせることができる。ここで、ロールオフセット機構１０ａとロールオフセット機構１０ｂとの水平移動量を同じとするために、ウエッジ部材１４の軸方向の位置を精密に測定する位置センサ(図示しない)により常時測定し、両ロールオフセット機構１０ａ、１０ｂのウエッジ部材１４の位置制御をしてもよく、両ロールオフセット機構１０ａ，１０ｂを、例えばジャッキ機構で相互に連結し、機械的に同期させてもよい。

このような構成を有する支承部材１６、ロールオフセット機構１０ａ，１０ｂであれば、バックアップロール５ａ，５ｅ，５ｂの位置関係を完全に同じとした状態で、同じ方向に同量だけ移動することができ、万一ロールオフセット機構が故障してもロール同士の干渉といった不都合が発生することはない。ロールオフセット機構１０の作動、すなわちワークロール３の水平移動は、圧延開始前に行ってもよいし、圧延中に行ってもよい。

なお、ロールオフセット機構１０を移動させる駆動部１５には、負荷荷重、移動速度、応答性、メンテナンス性、所要スペース等の観点で適切なアクチュエータが選択され油圧シリンダまたはモータまたはジャッキ等を用いることができる。
図３は、上述した一対のロールオフセット機構１０ａ，１０ｂを用いて、最上流側のバ
ックアップロール５ａ、最下流側のバックアップロール５ｂ、及びその間のバックアップロール５ｅを同じ方向（例えば、上流側）にシフトさせた場合における、ロールの移動状況を示したものである。

図３に示すように、一対のロールオフセット機構１０ａ，１０ｂを作動させと、バックアップロール５ａ，５ｅ，５ｂが移動し、移動したバックアップロール５ａ，５ｅ，５ｂの上に接載している中間ロール４が上流側に移動して、それに連動して、中間ロール４に接載しているワークロール３が上流側に移動する。
ワークロール３のオフセット量、言い換えるならば、バックアップロール５ａ，５ｅ，５ｂの水平移動量は、圧延材２の材質、圧延材２の断面形状（異形断面か否か）、潤滑の状況などにより異なる。例えば、下層が延びやすく上層が延びにくい圧延材２であって、多段圧延機１の出側（下流側）で上に反るような板曲がり状況の場合、多くは、下側のバックアップロール５を上流側にオフセットさせると好ましい結果が得られる。

上記した本実施形態の更なる利点として、例えば、ロールオフセット機構１０ａ，１０ｂのウエッジ部材１４の移動量を相互チェックするといったような安全装置を設けなくても、水平移動が常に同方向、同量となる点が挙げられる。
ところで、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

例えば、実施の形態において、支承部材１６及び一対のロールオフセット機構１０ａ，１０ｂを、圧延材２の下方側に位置するバックアップロール５ａ，５ｅ，５ｂに取り付けた多段圧延機１を例示したが、それに限定はされない。圧延材２より上方側のバックアップロール５ｃ，５ｆ，５ｄを１つの支承部材１６で支持し、上方側のバックアップロール５ｃ，５ｆ，５ｄに対する支承部材１６に、ロールオフセット機構１０ａ，１０ｂを設け、図１で「×」を記したバックアップロール５ｃ，５ｆ，５ｄを水平方向に移動させてもよい。

ロールオフセット機構１０を、圧延材２より下方側のバックアップロール５ａ，５ｅ，５ｂと上側のバックアップロール５ｃ，５ｆ，５ｄのそれぞれを支承部材１６で支持し、各支承部材１６にロールオフセット機構１０ａ，１０ｂを設けてもよい。
また、図４に示すように、２０段、１４段、６段のクラスタ型多段圧延機にロールオフセット機構を設け、本発明の技術を採用することも可能である。その場合、「＋」及び／又は「×」を中心に記したバックアップロールを１つの支承部材１６で支持し、この支承部材１６をロールオフセット機構１０により、水平方向にシフトさせ、下側及び／又は上側のワークロールを水平方向にオフセットさせるとよい。

本発明は、クラスタ型多段圧延機に好適である。

１ クラスタ型多段圧延機
２ 圧延材
３ ワークロール
４ 中間ロール
５ バックアップロール
５ａ，５ｃ 最上流側のバックアップロール
５ｂ，５ｄ 最下流側のバックアップロール
６ 軸支持部
７ ミルハウジング
８ ストリップガイド装置
１０ ロールオフセット機構
１２ 傾斜面
１３ 支持体
１４ ウエッジ部材
１５ 駆動部
１６ 支承部材

Claims (2)

1. 圧延材を圧延するワークロールと、該ワークロールを支持するバックアップロールと、前記ワークロールを圧延材の圧延方向に沿った水平方向に移動させるべく、前記バックアップロールを水平方向にシフトさせるロールオフセット機構と、を有するクラスタ型多段圧延機において、
   前記バックアップロールの全てを１つの支承部材で回転自在に支持し、
   前記ロールオフセット機構は、前記支承部材を水平方向にシフトさせるように構成されていて、
   前記ロールオフセット機構は、前記支承部材の水平方向に沿った一方縁と、前記支承部材の水平方向に沿った他方縁に、前記ワークロールの中心を通る上下軸心に対して線対称となるように設けられており、
   前記一方縁に配備されたロールオフセット機構と前記他方縁に配備されたロールオフセット機構の水平移動量が、常に逆向きに且つ同じ量となるように制御される
   ことを特徴とするクラスタ型多段圧延機。
2. 前記ロールオフセット機構を、圧延材より下方側のバックアップロール及び／又は上方側のバックアップロールに配設することを特徴とする請求項１に記載のクラスタ型多段圧延機。

Images